BOG壓縮機(jī)入口分液罐積液分析

摘 要：BOG壓縮機(jī)入口分液罐與低壓排凈罐一直處于連通狀態(tài)，正常工況下不會(huì)產(chǎn)生積液，但實(shí)際運(yùn)行中在某些特定工況下會(huì)有積液現(xiàn)象產(chǎn)生。本文結(jié)合LNG組分、工藝條件以及通過Antoine公式和分壓定律計(jì)算出各組分在不同溫度下的飽和蒸氣壓及各組分分壓，對發(fā)生積液的工況進(jìn)行了分析，并得出了積液的組分。

關(guān)鍵詞：壓縮機(jī);分液罐;積液

接收站日常運(yùn)行過程中，由于大氣與儲(chǔ)罐和工藝管線內(nèi)低溫LNG的熱傳導(dǎo)、設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)熱、卸船操作等會(huì)產(chǎn)生一定量的BOG氣體，其中可能會(huì)夾雜一些小霧滴。由于液體具有不易壓縮性，為了防止BOG氣體內(nèi)攜帶的小液滴進(jìn)入壓縮機(jī)氣缸發(fā)生液擊現(xiàn)象沖擊壓縮機(jī)氣閥閥片，造成閥片等部件的損壞，甚至最嚴(yán)重的后果是可能造成壓縮機(jī)壓縮部分永久性損壞。為防止液擊現(xiàn)象的發(fā)生，需在壓縮機(jī)入口設(shè)置分液罐用于分離BOG氣體中夾雜的小霧滴。一般采用多臺(tái)壓縮機(jī)公用一臺(tái)入口分液罐的方式。

1 入口分液罐簡介

BOG壓縮機(jī)入口分液罐是柱型筒體體積為12.5m3低壓壓力容器。內(nèi)部有折流板和捕霧器組成，結(jié)構(gòu)相對簡單。BOG氣體由BOG總管進(jìn)入壓縮機(jī)入口分液罐，由于分液罐體積較大氣體進(jìn)入后流速降低，氣體中夾帶的部分小霧滴在重力作用下沉降下來，部分未沉降的霧滴在隨氣體向上流動(dòng)時(shí)則被捕霧器捕獲。

分液罐液位測量采用的是差壓式液位計(jì)，此液位計(jì)需先根據(jù)流體靜力學(xué)測出液體壓力再轉(zhuǎn)化液位，精確度不高，并且液位計(jì)負(fù)壓端與正壓端通過較長的不銹鋼引壓管與分液罐頂部與底部連接。

2 LNG組分及各組分飽和蒸氣壓計(jì)算

LNG接收站接收的LNG來自不同國家和地區(qū)，每一船的LNG組分各不相同，常見典型LNG組分見下表1。

可通過Antoine公式（1）和氣體分壓定律（2）計(jì)算LNG組分在不同溫度下各組分的飽和蒸氣壓。

lgP=A-B/（t+C）（1）

（1）式中，P：物質(zhì)的蒸氣壓，毫米汞柱，1mm汞柱=133.3Pa;t：溫度，℃;A、B、C：不同溫度下常數(shù)。

Pi/P=xi（2）

（2）式中，P：混合氣體壓力;Pi：組分i分壓;xi：組分i的物質(zhì)的量或摩爾數(shù)。

根據(jù)（1）式可計(jì)算出LNG各組分飽和蒸氣壓，計(jì)算值見下表2。

3 入口分液罐積液原因分析

儲(chǔ)存在LNG儲(chǔ)罐中的LNG溫度在160℃，從表2數(shù)據(jù)中可以看出此溫度下丙烷、丁烷、戊烷飽和蒸氣壓極低，說明BOG總管內(nèi)主要以甲烷為主還伴有少量乙烷，不存在重?zé)N組分，即在LNG正常外輸工況下入口分液罐不會(huì)有積液，但實(shí)際運(yùn)行中在以下幾種工況會(huì)有積液現(xiàn)象產(chǎn)生。

3.1 LNG儲(chǔ)罐預(yù)冷

LNG儲(chǔ)罐預(yù)冷時(shí)預(yù)冷速度需控制在2～3℃/h[1]，罐壓控制在7～10kPa，儲(chǔ)罐完全預(yù)冷完成需要大約60h左右。預(yù)冷初期儲(chǔ)罐溫度幾乎等于外界環(huán)境溫度，預(yù)冷所需LNG流量較低進(jìn)入儲(chǔ)罐內(nèi)的LNG完全氣化，這部分氣體所攜帶的重組分氣體與BOG管道內(nèi)低溫氣體（-140～-145℃）相互換熱后（溫度大約-130℃左右）部分重?zé)N組分被冷凝析出，進(jìn)入壓縮機(jī)入口分液罐后氣液分離。隨著預(yù)冷時(shí)間增加儲(chǔ)罐內(nèi)溫度不斷降低，當(dāng)溫度降到-63℃預(yù)冷儲(chǔ)罐的LNG不能完全氣化開始有戊烷析出，此時(shí)預(yù)冷儲(chǔ)罐的LNG流量需要緩慢增加，當(dāng)儲(chǔ)罐溫度達(dá)到-135℃左右時(shí)丙烷開始析出此時(shí)LNG流量達(dá)到最大值，預(yù)冷儲(chǔ)罐的LNG重?zé)N組分大量析出，其中很大一部分被BOG氣體帶入入口分液罐，造成分液罐液位不斷上漲。

3.2 卸料工況

LNG卸料時(shí)為防止儲(chǔ)罐內(nèi)LNG分層，需根據(jù)船艙與儲(chǔ)罐內(nèi)LNG密度差異選擇不同卸料方式。船艙內(nèi)LNG密度大于儲(chǔ)罐內(nèi)LNG密度時(shí)選擇上進(jìn)液方式，此進(jìn)液方式會(huì)造成從上進(jìn)液管線進(jìn)入儲(chǔ)罐的LNG閃蒸產(chǎn)生大量小霧滴，罐壓快速上升。為了控制罐壓會(huì)提升壓縮機(jī)負(fù)荷，同時(shí)為了維持船艙壓力保證全速卸料會(huì)啟動(dòng)回流鼓風(fēng)機(jī)對船艙補(bǔ)氣，儲(chǔ)罐內(nèi)大量閃蒸氣被抽出的同時(shí)帶出大量小霧滴，這些小霧滴在進(jìn)入入口分液罐后被捕獲產(chǎn)生氣液分離造成分液罐積液。通過觀察分液罐在卸船期間的液位曲線，液位開始上升時(shí)正是全速卸料啟動(dòng)回流鼓風(fēng)機(jī)之后，在卸料減速停止回流鼓風(fēng)機(jī)后分液罐液位也開始緩慢停止上升。

3.3 放空管線閥門問題

為防止液相LNG管線發(fā)生超壓造成管線或設(shè)備損壞，接收站液相管線設(shè)有大量PSV、TRV以及放空閥用于放空泄壓至BOG管線。在這些閥門存在存在內(nèi)漏或者誤操作的情況下，液相管線內(nèi)LNG會(huì)不斷放空至BOG管線進(jìn)入入口分液罐，導(dǎo)致分液罐積液。發(fā)生此類情況時(shí)可以觀察到入口分液罐BOG氣體溫度在非卸船工況下產(chǎn)生明顯下降，并且放空管線沒有安裝保冷層，在現(xiàn)場排查時(shí)可以看到泄漏的放空管線有明顯的結(jié)霜。

3.4 分液罐引壓管進(jìn)液

實(shí)際運(yùn)行過程中BOG氣體在流經(jīng)入口分液罐時(shí)，夾帶的小霧滴會(huì)進(jìn)入分液罐液位計(jì)引壓管并在引壓管內(nèi)部凝聚，液位計(jì)正負(fù)壓端產(chǎn)生壓力差。此情況下分液罐液位曲線如圖1。

從圖1可以看出液位計(jì)引壓管進(jìn)液后液位計(jì)示數(shù)呈階躍式上升，實(shí)際分液罐內(nèi)并未積液，隨著引壓管內(nèi)積液緩慢氣化液位計(jì)示數(shù)逐漸恢復(fù)正常。

4 結(jié)論及建議

①由于BOG壓縮機(jī)入口分液罐液位設(shè)有高高聯(lián)鎖值，為防止發(fā)生壓縮機(jī)跳車事件對工藝系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行造成影響，發(fā)生積液現(xiàn)象時(shí)應(yīng)及時(shí)找出原因;

②通過多次對入口分液罐進(jìn)行排液取樣分析，發(fā)現(xiàn)分液罐內(nèi)液體成分主要丙烷、丁烷、戊烷;

③設(shè)備隔離及管線隔離吹掃過程中可能會(huì)向BOG管線放空泄壓（例如高壓泵隔離吹掃），操作完成要逐步檢查泄壓閥是否關(guān)閉;

④日常巡檢中要確保入口分液罐與低壓排凈罐之間手閥處于完全打開狀態(tài)，保證分液罐如果產(chǎn)生積液可實(shí)時(shí)排入低壓排凈罐。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙秀娟.江蘇LNG接收站二期LNG儲(chǔ)罐冷卻實(shí)踐[J].油氣儲(chǔ)運(yùn)，2014，33（zl）：06-09.

作者簡介：

李云（1987- ），男，河北定州人，學(xué)歷：大專，助理工程師，工作單位：中石油江蘇液化天然氣有限公司，從事生產(chǎn)運(yùn)行工作。